隨著半導體埃米時代將來臨,為了在晶片表面積騰出更多空間,將供電移到背面已成為主流共識,也讓晶背供電號稱最強黑科技,目前包括台積電,英特爾和比利時微電子研究中心都各自提出解決方案 ,台積電所提出的超級電軌方案,預計在2026年量產。
英特爾影片:「傳統互連技術位於電晶體層之上,所有電源線和訊號線相互連接,新的PowerVia科技,把電源線放在晶圓背面的電晶體層下方。」
台積電、英特爾和三星三強之爭,即將進入埃米時代,這場競賽更攸關未來誰能掌握AI晶片主導權!晶圓背面供電BSPDN簡稱晶背供電,就是把整個配電網路移到晶片背面,直接供電給下方電晶體,不僅導線更寬電阻更低,由於減少晶片正面擁擠,更達到讓晶片縮小並改善效能。
知識力科技執行長曲建仲博士:「當電晶體越來越小的時候,這些訊號線跟電源線走線就會遇到困難,所以必須想辦法把電源線搬到晶片的背面,所以把它稱為晶背供電網路。這個技術是在兩奈米以下一定要導入的技術,因為2奈米非常小,所以必須把電源線搬到晶片背面,但是我覺得兩奈米更困難的,應該是環繞閘極GAA這個技術。」
隨著晶圓代工進入埃米時代,架構和電路設計大幅調整,必須在晶片表面騰出更多空間,晶背供電更成關鍵技術,包括台積電英特爾和三星都表示,未來將在先進製程導入。目前全球共三種解決方案,包括比利時微電子研究中心imec,英特爾的PowerVia和台積電的超級電軌,英特爾宣稱在2025年生產的18A晶片,就會率先使用晶背供電技術。
英特爾影片:「Power Via是第一個背面供電方案,可以解決當今電腦所面臨的最大問題之一,也就是互連瓶頸 。」
台積電在今年北美技術論壇,首度公告進入A16先進製程,相當1.6奈米的埃米時代,就是結合台積電的晶背供電方案,超級電軌和奈米片電晶體,並預計在2026年量產。
知識力科技執行長曲建仲博士:「英特爾是率先,它比較敢講嘛,就說它明年就要量產,但實際上要克服,兩個困難不太容易,這個不太容易。在新的製程還不穩定的時候,你就只能靠舊的製程,也就是目前三奈米的製程,那目前3奈米製程台積電是領先全球,而且成本上又有優勢,所以我個人認為,對台積電來說壓力會比較小。那英特爾比較算是押注比較重,因為它希望利用這個技術能夠超車台積電,但是我相信未來,還是要面臨良率的問題。」
雖然英特爾聲稱要搶先採用晶背供電技術,但專家認為實際難度頗高,台積電所採用的超級電軌方案更為有效直接,可望粉碎英特爾彎道超車企圖心,在埃米世代將持續制霸。
台經院產經資料庫總監劉佩真:「事實上台積電在埃米世代,它的製程的一個技術上,也會結合超級電軌的一個架構以及在奈米片電晶體這個部分,都可望使得台積電它在整個先進製程上,那麼所謂的1.6奈米這個部分,將會使得台積電的效能還有功耗的部分更持續進一步的提升,我想在接下來的埃米時代,台積電在各方面技術的表現以及客戶的信賴程度上,都還會持續碾壓其它的競爭對手。」
中央大學電機工程學系副教授謝易叡:「台積電的優勢通常是在量產跟成本降低,基本上很多半導體新的概念,技術研發的話會層出不窮,真正可以落實到晶片裡面大量生產的話,那個就是另一方,就是另外一回事。」
此外業界人士分析晶背供電成先進製程最受矚目黑科技,包括台積電和英特爾等技術方案所需要的晶圓薄化,原子層沉積檢測和再生晶圓等製程,讓國內台廠包括中砂、天虹及昇陽半導體等相關供應鏈也可望雨露均霑。(記者黃歆如、張皓普/臺北採訪報導)